專利名稱：一種觸摸屏透明導電膜及其制備方法
技術領域：
本發明涉及觸摸屏透明導電膜及其制備方法，在可見光環境下該導電 膜是透明的，具有導電性，適合用于觸摸屏、液晶顯示、電致發光顯示、 電磁波屏蔽、以及透明電極。
背景技術：
隨著觸摸屏商品進入千家萬戶，對觸摸質量要求越來越高，競爭越來 越激烈，性價比尤其重要。觸摸屏的種類有紅外光學方式、超聲波方式、 電容方式和阻抗膜方式等，由于阻抗膜方式的結構簡單，價格性能比優異， 近年來已經飛速普及，阻抗膜方式的觸摸屏在消費產品中大量使用，如觸 摸屏手機、游戲機、詞典、翻譯機等，在工控產品中如汽車導航、復印機 顯示屏、機械設備控制屏、銀行自動取款機、公共部門售票機、以及雙屏 觸摸屏電腦已經得到大量應用。
阻抗式觸摸屏具有透明性和導電性，適合用于觸摸屏和其他顯示屏的 透明電極，長度方向和寬度方向均勻分布，表面電阻是透明導電性層疊體， 與帶有透明導電性薄膜的玻璃通過隔片對向配置，電流流過透明導電性層 疊體，而測量帶有透明導電性薄膜的玻璃上的電壓。通過由手指或筆等按 壓透明導電性層疊體的操作，使其與帶有透明導電薄膜的玻璃接觸，該接 觸部分通電就可以感受到該接觸部分的位置，所以提高觸摸屏的周邊部分 附近的筆輸入耐久性與透明導電性薄膜有關。
透明導電膜基材是聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二 醇脂(PEN)，可撓曲性，加工性、耐沖擊性能優異，質輕，易表面清潔處 理，是透明導電膜優選基材。但是由于這樣基材制備透明導電膜，透明薄 膜表面的光反射率大，存在透明差，而且擦傷性和耐彎曲性差，劃傷后電 阻增大或產生斷路現象。導電膜是通過隔片相對設置的一對薄膜，彼此通 過從其中一方的屏板側的按壓打點進行觸摸操作，而且具有強力接觸，因 而使抵抗耐久特性下降，正因為有打點特性，導電膜就存在著耐久性差和 壽命變短的缺陷。
而且，上述透明導電膜還會因膜膨脹和巻曲產生牛頓環，導致識別性 差，針對這些問題以及適應環境差、劃傷導致電阻增大、產生斷線等問題，
5如日本帝人株式會社CN1729410A設置光散射層與層壓體抑制反射光得到 高可靠性透明導電膜。日本東洋紡織株式會社CN1531736A，在透明導電 膜之間設置無機硬化層，由銦錫復合氧化物或錫銻復合氧化物，抑制電流 渦流所產生表面電阻分布不穩定。日本電工CN101010661A， CN101127255A， CN1947204A采用干法工藝形成Si02層，形成高折射率 四層雙疊2次機構透明導電膜。
發明內容
本發明是為了提供一種高性能觸摸屏透明導電膜，所述透明導電膜有 著優異耐化學藥品性，耐磨擦損傷性，耐水性，而且能抑制由膨脹引起的 巻曲，不易出現牛頓環，能提供具有穩定識別透明導電膜的觸摸屏。
本發明透明導電膜包括基材上側面依次涂布的防反射層和硬防污涂 層，及基材下側面的ITO導電層。
其中，在基材兩個側面之一或者全部側面上還可分別設置一層緊靠基 材的易粘接層。
優選地，易粘接層彈性模量在10GPa以上，厚度為10-50微米，采用 聚酯接枝共聚物水分散體和緩沖物丙烯酸橡膠體制備而成，其中丙烯酸橡 膠體的密度0.48士0. lg/cc，揮發性<1.0%， Tg-30。C，溶液粘度(mpaS25 °C 5000-10000)，占接枝共聚物3_5% (重量比)。
優選地，易粘接層形成過程包括共聚酯的合成、共聚酯接枝共聚物
水分散體的合成、易粘接涂布液的制備。其中 共聚酯合成
將對苯二甲酸二甲酯300份，間苯二甲酸二甲酯112份，乙二醇300 份，丙二醇MO份，新成二醇150份，在200。C高壓釜中進行酯交換反應5 小時，再加入富馬酸10份，癸二酸50份，在23(TC酯化反應1.5小時，溫 度升到25(TC，反應時間2小時，減壓到0.22mmHg柱，得到疏水共聚酯樹 脂。
共聚酯接枝共聚物水分散體的合成將上述制得的共聚酯70份，和丁 酮50份，異丙醇30份，在6(TC攪拌溶解加入馬來酸酐10份，乙烯10份， 滴加異丁晴2份，溶解15份丁酮溶液中，然后加入5份甲醇，300份水與 三乙胺15份攪拌，加溫通過100。C溫度蒸出丁酮、異丙醇、過剩的三乙胺， 得到易粘接層聚脂接枝水分散體。易粘接涂布液的制備將上述制得的易粘接層聚脂接枝水分散體和重 量3-5%的丙烯酸橡膠攪拌，得到易粘接涂布液。
采用上述方法制得的易粘接層與基材有好粘接性，可起緩沖墊效果， 它能提高基材下側面和上側面耐磨擦損傷性，也可提升觸摸屏的打點特性。
優選地，本發明防反射層折射率1.65-1. 95，優選為1.7，粒子平均粒 徑為10-80nm，優選20-50nm，防反射層厚度為60-150，優選80-100nm， 控制折射率值、粒徑及防反射厚度均能提高反射功能和導電膜的透明性。 通過反射層涂布液涂布而成。
優選地，本發明防反射層涂布液包括分散液、丙烯酸酯混合溶液、UV 固化劑、光聚合引發劑和光敏劑。
優選地，本發明防反射層的分散液可通過分散劑分散復合氧化物顆粒 來制備，復合氧化物無機填料粒子優選鈦和鋯復合物，最優選鈦和鋯復合 物摻雜3% (重量)鈷離子，樹脂采用UV固化丙烯酸樹脂。
更優選地，
分散液的制備方法是將218份摻雜鈷Co和含量3%鈦Ti和鋯(Ir) 組成復合氧化物，鈦和鋯重量比為1: 0.8，加入丁酮38份，甲基異丁酮 700份，叔丁基氫醌聚合抑制劑0.5份，制備得到分散溶液；
丙烯酸酯混合溶液的制備方法是將二季戊四醇五丙烯酸酯和二季戊 四醇六丙烯酸酯重量比1:1配制成混合丙烯酸酯溶液；
UV固化劑采用UV固化丙烯酸酯，優選聚酯二醇丙烯酸酯樹脂；
光聚合引發劑優選苯偶姻或907光聚合引發劑(2-甲基-l-(4-甲硫基 苯基)-2-嗎啉基-1-丙酮)。采用高壓汞燈照射固化，高壓汞燈優選 160W/cm，累計光量優選450mJ/cm2 。
優選地，本發明防反射層涂布液中上述各成份的重量份數為
丙烯酸混合物 43份
光聚合引發劑(907或苯偶姻)3份
光敏劑 1份
丁酮/丙酮混合溶劑1:4計2400份 分散液固體含量3份 聚酯二醇丙烯酸43份。
利用上述方法制得的透明導電膜的防反射層具有如下特征防反射層
與硬涂層折射率差大，使可見光區域的光反射幾乎消除。優選地，本發明硬涂層采用聚合反應形成含有聚酯(甲基)丙烯酸 酯、聚氨酯(甲基)丙烯酸酯和多官能單體——含有可水解的官能團的有 機金屬化合物，組成涂布組合物。
優選地，本發明所述可水解的官能團的有機金屬化合物，優選是有機 烷氧甲基硅烷化合物，或優選二氧化硅。
優選地，本發明甲基硅烷化合物或二氧化硅，平均粒徑為300nm，可 以更小，優選無機細粒20-100nm，平均粒徑是指重均粒徑，具有無受損于 透明度的硬涂層。
優選地，本發明硬涂層厚度為20-200nm，優選50-100nm，若厚度偏簿， 難以穩定連續成膜，張力控制無法抑制膨脹和巻曲，若厚度偏厚，硬涂層 容易產生裂紋、穩定差等。
優選地，本發明硬涂層制備方法如下
將二氧化硅450份配制成30%固體含量丁酮溶液，配丁酮和丙酮(1: l重量)220份，和光聚合引發劑(Irgacwre907)重量16份，加入到315 份含有聚酯(甲基)丙烯酸酯、聚氨酯(甲基)丙烯酸酯的混合物(重量 1:1),制備成涂布硬涂層組合物溶液。
利用上述方法制得的透明導電膜硬涂層具有足夠的物理強度，高撓曲 性，耐裂紋，電阻值高，硬度3GPa以上。
優選地，本發明ITO導電層采用真空濺射法將氧化銦/氧化錫(重量比 7:3)的ITO靶在真空形成ITO導電層，厚度為20mn，電阻330Q。制備過程中 采用如下通用濺射參數形成ITO導電層
濺鍍壓力13-15Pa
濺鍍射功率500W
Ar氣流速度1000sllm
02氣流速度2 Osllm S5sllm
真空度X 10—3 Pa
RF偏電壓^-75V SOV (DC成份)
頻率10mHz
溫度常溫
本發明還包括一種觸摸屏，該觸摸屏的特征是包括上述透明導電膜。 其制造過程如下
將上述透明導電膜作為一側的屏板，另一側屏板則是在玻璃板上形成30mn厚的ITO層，通過IO咖厚的隔片將兩個屏板相對設置，使得兩個板上的ITO層彼此相對，隔片上的網點隔離把兩層導電層隔開絕緣。
使用時，當手指觸摸屏幕時，兩層導層在觸摸點位置就有了接觸，電阻發生變化在X和Y兩方向上產生信號，然后發送至觸摸屏控制器，控制器偵測到這一接觸并計算出X、 Y的位置，再根據模擬鼠標的方式運作制成電阻式觸摸屏。
本發明的導電膜透明率高，達85%以上，表面穩定無刮傷性，具有良好的多點觸控功能，并且成本低。
具體實施例方式
本發明實施方式通過透明導電膜制備觸摸屏制造方法，通過以下實施
例進行說明實施例1
在25um厚的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)基體薄膜一個側面涂布易粘接層，涂布固體含量O. lg/m 通過加溫8(TC-85。C，涂布速度為每分鐘l-10m/min，涂布均勻厚度士O. lum以內，得到易粘接層，透明基體材料在超聲波表面處理后進行防反射涂層，厚度80nm，折射粒子20nm，通過分散液丙烯酸酯混合液制備成涂布液，通過加溫85'C-95'C干燥，在高壓汞燈照射固化，得到防反射層，再經過超聲波表面清潔，進行防污硬涂層，涂布溫度95°C-IO(TC干燥得到厚度為100nm，硬度3Gpa防污防涂層，在另面(下側面)涂布易粘接層，與上側面粘接層相比，除位置不同外其它按上述不變，最后通過含有80%氬氣和20%氧氣的4X 103Torr的環境下氧化銦/氧化錫質量比7:3 ITO靶在下粘接層上進行真空濺鍍得到透明導電膜。
根據上述制備方法制得的透明導電膜實測得到參數如下
表面電阻值>300Q
透明率>86%
巻曲平整度無巻曲，翹曲
水蒸氣透過率(g/24小時/天)0.6硬度3GPa彈性模量13GPa
周邊附近的筆輸入耐久性1. 0%超重筆輸入耐久性1.0%
防反射層折射率(40nm): 1.70
9圖形識別偏差率％: 0.3實施例2
在50um厚的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)基體薄膜一個側面涂布易粘接層，涂布固體含量0.2g /m2，通過加溫85'C，涂布速度為5m/min，涂布均勻厚度士O. 12um以內，得到一個側面易粘接層透明基體，在超聲波表面處理后進行涂布防反射涂層，厚度60nm，折射粒子20nm，通過分散液丙烯酸酯混合液制備涂布液，通過加溫85"C干燥，在高壓汞燈照射固化得到防反射層，再經過超聲波表面清潔處理涂布防污硬涂層，涂布溫度95'C，干燥得到厚度為100nm，硬度3. 2GPa防污硬涂層，最后在另面下側面通過含有80%氬氣和20%氧氣的4Xl(fTorr的環境下氧化銦/氧化錫質量比7:3ITO耙進行真空濺鍍得到透明導電膜。
根據上述制備方法制得的透明導電膜。
表面電阻值>280Q
透明率〉87%
巻曲平整度無巻曲，翹曲水蒸氣透過率(g/24小時/天)0.7硬度3Gpa彈性模量12Gpa
周邊附近的筆輸入耐久性1.2%
超重筆輸入耐久性1.2%
防反射層折射率(40nm): 1.7
圖形識別偏差率0.35% 實施例3
在50um厚的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)基體薄膜通過超聲波粗化處理，直接在上側面涂布防反射層，厚度80mn，折射粒子20nm，通過分散液丙烯酸酯混合液制備成涂布液，通過加溫85t干燥，在高壓汞燈照射固化，得到防反射層，再經過超聲波表面清潔處理涂布防污硬涂層，涂布溫度95'C干燥，得到厚度為100nm，硬度3.2Gpa防污硬涂層。在PEN下側面涂布易粘接層，涂布固含量O. lg/m2，涂布溫度85。C，涂布速度為5m/min，涂布均勻厚度土O. lum以內，經干燥得到易粘接涂層，再進行超聲波清潔處理，在含有80%氬氣和20%氧氣的環境裝置下濺鍍氧化銦/氧化錫質量比7:3ITO靶進行真空濺鍍得到透明導電膜。導電膜。表面電阻值〉280Q透明率>87%巻曲平整度無巻曲，翹曲
水蒸氣透過率(g/24小時/天)0.7硬度3Gpa彈性模量12Gpa
周邊附近的筆輸入耐久性1.2%超重筆輸入耐久性1.2%防反射層折射率(40nm): 1.7圖形識別偏差率0.35%實施例4
在25um厚的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)基體薄膜一個側面涂布易粘接層，涂布固體含量O. lg /m2，通過加溫85'C，涂布速度為8m/min，涂布均勻厚度土O. lmn以內，得到易粘接層，透明基體材料在超聲波表面處理后進行另一側面涂布防反射涂層，防反射層復合氧化物無機填料粒子選用錫，通過分散液丙烯酸酯混合液制備成涂布液，通過加溫85"C-95'C干燥，在高壓汞燈照射固化，得到防反射層，再進行防污硬涂層，涂布溫度95"C干燥得到厚度為100nm，硬度3Gpa防污防涂層，在另面下側面涂布易粘接層，其它按上述不變，最后通過含有80%氬氣和20%氧氣的4X103Torr的環境下氧化銦/氧化錫質量比7:3 ITO靶進行真空濺鍍得到透明導電膜。
根據上述制備方法制得的透明導電膜。
表面電阻值>280Q
透明率>85%
巻曲平整度無巻曲，翹曲
水蒸氣透過率(g/24小時/天)1.2硬度3GPa彈性模量lOGPa
周邊附近的筆輸入耐久性1. 0%超重筆輸入耐久性1.6%防反射層折射率(40nm): 0.8
圖形識別偏差率0.7%
11比較例1
在25um厚的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)基體薄膜一個側面涂布易粘接層，涂布固體含量O. lg /m2，通過加溫85'C，涂布速度為8m/min，涂布均勻厚度土O. lum以內，得到易粘接層，經過超聲波表面清潔，進行防污硬涂層，涂布溫度95'C干燥得到厚度為100nm，硬度3Gpa防污防涂層，在另面下側面涂布易粘接層，其它按上述不變，最后通過含有80%氬氣和20%氧氣的4X 103Torr的環境下氧化銦/氧化錫質量比7:3 IT0靶進行真空濺鍍得到透明導電膜。
根據上述制備方法制得的透明導電膜。
表面電阻值〉280Q
透明率>86%
巻曲平整度無巻曲，翹曲
水蒸氣透過率(g/24小時/天)1.3硬度3GPa彈性模量13GPa
周邊附近的筆輸入耐久性1. 0%超重筆輸入耐久性1. 0%圖形識別偏差率10%
由此可見，由于沒有防反射層，造成圖形識別偏差率顯著增大。
比較例2
在25um厚的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)基體薄膜一個側面涂布易粘接層，涂布固體含量O. lg /m2，通過加溫85"C，涂布速度為8m/min，涂布均勻厚度士O. lum以內，得到易粘接層，透明基體材料在超聲波表面處理后進行另一側面防反射涂層，厚度80nm，折射粒子20nm，通過分散液丙烯酸混合液制備成涂布液，通過加溫85t:干燥，在高壓滎燈照射固化，得到防反射層，再經過超聲波表面清潔，在另面下側面涂布易粘接層，其它按上述不變，最后通過含有80%氬氣和20%氧氣的4X10sTorr的環境下氧化銦/氧化錫質量比7:3 ITO靶進行真空濺鍍得到透明導電膜。
根據上述制備方法制得的透明導電膜。
表面電阻值>280Q
透明率〉86%
巻曲平整度有巻曲，翹曲現象水蒸氣透過率(g/24小時/天)1.4硬度lGPa彈性模量9GPa
周邊附近的筆輸入耐久性1. 0%超重筆輸入耐久性1.0%
防反射層折射率(40nm): 1.7圖形識別偏差率1%
由于沒有硬涂層，發生了巻曲、翹曲現象。
權利要求
1. 一種觸摸屏透明導電膜，其特征在于，包括基材上側面依次涂布的防反射層和硬防污涂層，及基材下側面的ITO導電層；所述防反射層折射率1.65-1.95，粒子平均粒徑為10-80nm，防反射層厚度為60-150nm。
2、 如權利要求l所述的觸摸屏透明導電膜，其特征在于，在基材兩個側面之一或者全部側面上還可分別設置一層緊靠基材的易粘接層。
3、 如權利要求2所述的觸摸屏透明導電膜，其特征在于，所述易粘接層彈性模量在10GPa以上，厚度為10-50微米。
4、 如權利要求2或3所述的觸摸屏透明導電膜，其特征在于，所述易粘接層采用聚酯接枝共聚物水分散體和緩沖物丙烯酸橡膠體制備而成，其中丙烯酸橡膠體的密度0.48士0.1g/cc，揮發性<1.0%， Tg-3CTC，溶液粘度(mpaS25i: 5000-10000)，占接枝共聚物3-5% (重量)。
5、 如權利要求l所述的觸摸屏透明導電膜，其特征在于，所述反射層是通過反射層涂布液涂布而成，所述反射層涂布液包括分散液、丙烯酸酯混合溶液、UV固化劑、光聚合引發劑和光敏劑。
6、 如權利要求5所述的觸摸屏透明導電膜，其特征在于，所述分散液是通過分散劑分散復合氧化物顆粒來制備的，復合氧化物無機填料粒子為鈦和鋯復合物，摻雜3% (重量)鈷離子；所述丙烯酸酯混合溶液包括二季戊四醇五丙烯酸酯和二季戊四醇六丙烯酸酯，重量比1:1。
7、 如權利要求5所述的觸摸屏透明導電膜，其特征在于，反射層涂布液各成份的重量份數為丙烯酸混合物 43份光聚合引發劑(907或苯偶姻)3份光敏劑 1份丁酮/丙酮混合溶劑1:4計2400份分散液固體含量3份聚酯二醇丙烯酸43份。
8、 如權利要求1所述的觸摸屏透明導電膜，其特征在于，所述硬涂層含有聚酯(甲基)丙烯酸酯、聚氨酯(甲基)丙烯酸酯和多官能單體即含有可水解的官能團的有機金屬化合物，組成涂布組合物。
9、 如權利要求8所述的觸摸屏透明導電膜，其特征在于，所述可水解的官能團的有機金屬化合物是有機垸氧甲基硅烷化合物，或二氧化硅，其重均粒徑為300nm以下；所述硬涂層厚度為20-200nm。
10、 一種觸摸屏透明導電膜制造方法，其特征是包括如下步驟在基體薄膜一個側面涂布防反射涂層；在防反射涂層上涂布防污硬涂層；在基體薄膜另一個側面濺鍍IT0層；所述防反射層折射率1.65-1.95，粒子平均粒徑為10-80nm，防反射層厚度為60-150nm。。
11、 如權利要求10所述的觸摸屏透明導電膜制造方法，其特征是在涂布防反射涂層之前，先在基體薄膜上涂布易粘接層，反射層涂布于該易粘接層上，或者在濺鍍ITO層之前，先在基體薄膜上涂布易粘接層，所述ITO層濺鍍于該易粘接層上。
12、 如權利要求10或所述的觸摸屏透明導電膜制造方法，其特征是硬涂層涂布液制備方法為將二氧化硅450份配制成30%固體含量丁酮溶液，配丁酮和丙酮(1: l重量)220份，和光聚合引發劑重量16份，加入到315份含有重量比1:1的聚酯(甲基)丙烯酸酯、聚氨酯(甲基)丙烯酸酯的混合物，制備成涂布硬涂層組合物溶液。
13、 如權利要求10或所述的觸摸屏透明導電膜制造方法，其特征是易粘接層形成過程包括共聚酯的合成、共聚酯接枝共聚物水分散體的合成、易粘接涂布液的制備；其中，共聚酯合成方法是將對苯二甲酸二甲酯300份，間苯二甲酸二甲酯112份，乙二醇300份，丙二醇200份，新成二醇150份，在20(TC高壓釜中進行酯交換反應5小時,再加入富馬酸10份，癸二酸50份，在230。C酯化反應1.5小時，溫度升到250。C，反應時間2小時，減壓到0.22mmHg柱，得到疏水共聚酯樹脂；共聚酯接枝共聚物水分散體的合成方法是將上述制得的共聚酯70份，和丁酮50份，異丙醇30份，在6(TC攪拌溶解加入馬來酸酐IO份，乙烯10份，滴加異丁晴2份，溶解15份丁酮溶液中，然后加入5份甲醇，300份水與三乙胺15份攪拌，加溫通過IO(TC溫度蒸出丁酮、異丙醇、過剩的三乙胺，得到易粘接層聚脂接枝水分散體；易粘接涂布液的制備方法是將上述制得的易粘接層聚脂接枝水分散體和重量3-5%的丙烯酸橡膠攪拌，得到易粘接涂布液。
14、 如權利要求10所述的觸摸屏透明導電膜，其特征在于，所述防反射層分散液的制備方法是將218份摻雜鈷Co和含量3%鈦Ti和鋯組成復合氧化物，鈦和鋯重量比為1: 0.8，加入丁酮38份，甲基異丁酮700份，叔丁基氫醌聚合抑制劑0.5份，制備得到分散溶液。
15、 一種觸摸屏，其特征是包括有如權利要求1-9中任一權利要求所述的透明導電膜。
全文摘要
本發明涉及一種高性能觸摸屏透明導電膜及其制備方法。該透明導電膜包括基材上側面依次涂布的易粘接層(可選)、防反射層和硬防污涂層，及基材下側面的易粘接層(可選)和ITO導電層。該透明導電膜有優異的耐藥品性，耐摩擦損傷性、耐水性、而且能抑制膨脹而卷曲不易出現牛頓環，能提供具有穩定識別性的透明導電膜及觸摸屏。
文檔編號H01B5/14GK101465173SQ20081024210
公開日2009年6月24日 申請日期2008年12月31日 優先權日2008年12月31日
發明者萍 劉 申請人:廣東東邦科技有限公司